摘要：在我国许多地区，由于受到地形条件的限制，在进行水利工程建设的过程中，边坡的稳定与否对于水利工程的整体质量有着非常重要的影响。本文对水利水电工程中开挖边坡的加固措施进行探讨。
关键词：水利水电工程；开挖边坡；加固措施
一、边坡变形破坏的种类和造成的危害
1、边坡的变形和破坏形式
我国将边坡破坏分为崩塌、滑坡、剥落、土爬等。（1）崩塌。岩体中被陡倾的张性破坏面分割的岩体，因根部折断或压碎而倾倒，突然脱离母体翻滚而下，称为崩塌和崩落。（2）滑坡。坡体沿贯通剪切破坏面或带，以一定加速度下滑，称为滑坡（滑落）。该剪切面（带）称为滑动面（带）；下滑的那部分坡体称为滑坡体（或滑落体）；滑动面下未动坡体称为滑坡床。
2、边坡坡的变形与破坏对工程的危害
边坡的变形与破坏对工程的危害，主要表现在两个方面：（1）通过边坡变形或破坏过程，直接或间接地危害建筑物。缓慢下滑的坡体，能使滑体上部的建筑物开裂、陷落、倒塌，并将坡脚附近的建筑物推离原位；崩塌或迅速下滑的滑坡体，尤其大型滑坡，可直接摧毁或掩埋村镇和工程设施；崩塌体一旦堵塞江河，还会造成严重洪灾。（2）通过边坡变形和破坏所造成的不良地质环境威胁建筑物安全。在边坡岩体发生显著变形的部位开挖洞室，或以变形岩体支撑坝体，都会给工程带来岩体失稳等的不良后果。很多古崩塌体，尽管已经失去了再活动的可能性，但岩体极为破碎，性能极不均一，若被误选为建筑物的环境或地基，必将造成严重后果。
二、工程设计中，边坡稳定性计算方法
在设计过程中，利用极限平衡理论计算法对坡体沿潜在的滑移面进行稳定性计算和分析。
1、滑移面为平面的情况下稳定性计算：
按岩石力学，计算坡体稳定性系数K的基本方程式为：
（1）
式中：W——变形体重量（kN）；α——潜在滑面沿滑动方向的倾角（°）；β——边坡坡角（°）；φ、c——滑面摩擦角（°）和内聚力（kPa）；H——坡高（m）。滑坡极限坡高Hmax为：
（2）
式中：γ——坡体天然容重（kN/m3）。当后缘被拉裂面分割，并考虑到有空隙水压力作用时：
（3）
式中：U——单宽滑面承受的总空隙水压力（kPa）；V——后缘单宽拉裂面承受的总空隙水压力（kPa）；A——滑面单宽面积（m2）。
2、滑移面为弧形滑移面的情况下稳定性计算：
弧形滑移面一般发生在均质土坡或碎块体和散体边坡中。岩、土力学中通常假定为圆弧滑移面进行计算：
（4）
式中：L——滑面圆弧长度（m）；N、T——分条块重量的垂直和水平滑面的分量（kN）。当边坡上部出现张裂缝时，变形体只能从坡脚计算到拉裂面时为止。确定边坡内地下水流网后，则应在每一条块中考虑空隙水压力。
3、滑移面为楔形滑移面的情况下稳定性计算：
在岩石力学中，楔形变形体的稳定系数按下式确定：
（5）
式中：φ1、c1、φ2、c2分别为滑面F1（△ADC）和F2（△BCD）的抗剪强度指标；W——楔体的重量（kN）；α——两滑面交线的倾角（°）；N1和N2——分别为W作用于F1和F2的法向力（kN）。
三、防止边坡变形破坏的原则及措施
1、边坡变形破坏的防止原则
（1）正确地选择建筑场地，合理地制定人工边坡的设置和开挖方案。
（2）查清可能导致边坡稳定性下降的因素，采取必要措施消除或改变这些因素，变不利因素为有利因素，以保证边坡的稳定性。
（3）结合工程的重要性，制订的整治方案必须遵循经济原则。
2、边坡变形破坏的防止措施
（1）消除、削弱或改变使边坡稳定性降低的各种因素。
（2）降低坡体下滑力，提高坡体抗滑能力。
（3）防御和绕避措施。
四、水利水电工程中边坡的主要加固措施
在水利水电工程中，前期工程地质勘查和工程选址时，已经充分考虑了自然边坡的稳定性和对工程的影响性。所以在不同的水电站工程中，采用了不同类型的边坡加固措施，具体来说：采用的加固措施分为主动加固和被动加固，采用的形式有开挖方法（削头压脚）、边坡顶的截水沟、排水孔、排水沟、混凝土（浆砌石）护坡、预应力锚索、锚杆、预应力高强锚杆、锚筋桩、不张拉锚素、锚拉洞、抗剪洞、网喷混凝土、SNS主动防护系统等措施。只对开挖后的边坡如何进行加固的措施进行介绍。
1、主动加固措施
（1）预应力锚索。预应力锚索是对稳定山体开挖后，山体处于不稳定的卸荷状态，工程设计人员根据卸荷力的大小预先给开挖边坡给予一定的力，使其达到稳定状态。（2）预应力高强锚杆。（3）锚拉洞。锚拉洞是一种大吨位的预应力锚固措施，根据所锚固的岩体的大小、下滑力、抗剪性的不同，设计有不同的吨位和不同的锚拉洞断面，并配有不同的高强钢筋和普通钢筋，以增加锚拉洞的抗拉、抗剪等功能，确保所锚固的岩体安全稳定。（4）SNS主动防护系统。SNS主动防护系统是用以钢丝绳网为主的各类柔性网覆盖或包裹在需要防护的边坡或危石上，以限制坡面岩土体的风化剥落或破坏以及危岩崩塌，或者将落石控制在一定范围内运动。
2、被动加固措施
（1）不张拉锚索。不张拉锚索就是锚索施工过程中不预先施加应力，而是随着边坡的变形使锚索承担应力，从而达到加固边坡的目的。（2）锚筋桩。锚筋桩是将多根钢筋焊接成桩，通过造孔、穿筋、灌浆等工艺，对部分岩体进行固结，主要还是起到抗剪的作用。（3）锚杆。锚杆只能对岩质边坡的表层卸荷岩体进行锚固，对有深层滑面的岩体起不到锚固作用。（4）抗剪洞（抗滑桩）。对于岩体下滑方量较大，且下滑力大，一般预应力锚索和高强锚杆起不到锚固作用，采用较大断面的抗剪洞，加大锚固设施在滑面上的抗剪能力，以防止岩体的下滑对建筑物的破坏，根据计算设计不同断面和不同数量的抗剪洞。（5）喷混凝土。开挖爆破对岩体的影响包括动态影响和静态影响两个方面。动态影响又包括爆破应力波波动影响和开挖轮廓面上的初始应力瞬间释放而带来的波动影响。（6）排水孔。在工程设计中，开挖的边坡上设计有排水孔，其主要目的是将赋含在岩体（土体）内的地下水或从坡顶渗入的水及时排除，以增加边坡潜在滑面的抗滑力，进而达到稳定边坡的效果。
结束语
综上所述，在水利水电工程中，对稳定的山体或不稳定山体开挖是为了满足水工建筑物的布置要求和安全要求，以免对电站的后期运行和水工建筑物的安全造成不良的影响或造成重大的安全事故。
参考文献：
[1]水利工程高边坡开挖面质量实时控制方法及应用[J].胡超，赵春菊，周宜红，潘志国.水电能源科学.2017（10）
[2]水利水电工程高边坡的治理与加固探讨[J].滕旭君.现代工业经济和信息化.2016（22）
论文作者:李晔
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/6
标签：措施论文; 锚固论文; 稳定性论文; 预应力论文; 建筑物论文; 滑坡论文; 工程论文; 《基层建设》2019年第25期论文;